FR2724783A1 - Multi-polar step by step micro motor. - Google Patents

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Abstract

Has a stator fitted with at least a winding(17,18) and a rotor, having at least an annular permanent magnet having two radial alternate magnetic zones(22,23), which rotates inside the stator. The stator has an interior cylindrical shaped soft piece(11) having an annular zone coaxial with the permanent magnets(9,10) and having 2N radial stator gaps(20). The stator has also an exterior tubular soft metal piece(1) having 2N stator gaps(21) arranged with respect to the gaps(20) in the interior piece(11). The electrical winding(17,18) surrounds the interior piece in an annular zone shifted with respect to the annular magnet.

Description

MICRO-MOTEUR PAS-À-PAS MULTIPOLAIRE. MULTIPOLAR STEPPING MICRO MOTOR.

La présente invention concerne un micromoteur pas-à-pas multipolaire. Le but de l'invention est de permettre une miniaturisation très poussée du moteur, en vue de la minimisation de son diamètre. The present invention relates to a multipolar stepping micromotor. The object of the invention is to allow very extensive miniaturization of the motor, with a view to minimizing its diameter.

On connaît dans l'état de la technique de nombreux moteur pas-à-pas. Numerous stepping motors are known in the state of the art.

A titre d'exemple, le brevet français FR2 69R854 décrit un moteur pas à pas comprenant: un rotor muni d'un axe et, en périphérie, d'un aimant permanent aimante selon de multiples faces axiales de polarités alternées; un stator muni de deux couples de rangées de dents polaires entourant le rotor, les dents respectives des rangées d'un couple étant axialement entrelacées; et deux flasques radiales disposes de part et d'autre du rotor munis chacun d'un palier pour guider l'axe.Selon ce document de l'art antérieur, le rotor comprend une pièce rotorique en matière plastique formant ledit axe et supportant l'aimant, chaque flasque comprend une zone centrale repliée en forme de bague servant de palier audit axe, et lesdites dents polaires font partie d'une même pièce tubulaire, la cohésion de la pièce tubulaire étant assurée par des zones amincies de celle-ci, reliant entre elles les rangées de dents de chaque couple. By way of example, French patent FR2 69R854 describes a stepping motor comprising: a rotor provided with an axis and, at the periphery, with a permanent magnet magnet according to multiple axial faces of alternating polarities; a stator provided with two pairs of rows of polar teeth surrounding the rotor, the respective teeth of the rows of a couple being axially interleaved; and two radial flanges arranged on either side of the rotor, each provided with a bearing to guide the axis. According to this document of the prior art, the rotor comprises a plastic rotor part forming said axis and supporting the magnet, each flange comprises a central zone folded in the form of a ring serving as a bearing for said axis, and said pole teeth are part of the same tubular part, the cohesion of the tubular part being ensured by thinned zones thereof, connecting between them the rows of teeth of each couple.

Un autre document de l'art antérieur, le brevet japonais JPl4738989 divulgue un moteur à gaine comprenant un stator pose à l'extérieur d'un organe tubulaire en matière non magnétique, et un rotor supporte la rotation par des paliers à l'intérieur dudit organe tubulaire face audit stator, le rotor pouvant être mis en rotation de manière électromagnétique pour entraîner un arbre de commande de façon qu'il commande en va-et-vient un organe qu'il y a lieu de déplacer, caractérisé en ce que ledit stator comprend un noyau en fer lamine pourvu d'une série de pôles saillants, une bobine de stator étant enroulée de façon concentrique autour de chacun de ces pôles saillants, et une série d'aimants permanents fixes à une surface incurvée de chaque pole saillant, lesdits aimants permanents étant aimantes en alternance en formant un nombre de paires polaires disposées le long de ladite surface à un pas constant, ledit rotor comprenant une partie annulaire extérieure, une partie annulaire intérieure et une partie de rebord reliant lesdites deux parties, un certain nombre de dents d'induction étant formées le long de ladite circonférence de ladite partie annulaire extérieure selon un pas égal au pas desdites paires polaires des aimants permanents d'une manière telle que la différence entre le nombre total des dents d'induction (Nt) et le nombre total des paires polaires
(Np) des aimants permanents est égale à un nombre pair.Another document of the prior art, Japanese patent JPl4738989 discloses a sheath motor comprising a stator placed outside a tubular member made of non-magnetic material, and a rotor supports rotation by bearings inside said tubular member facing said stator, the rotor being able to be rotated electromagnetically to drive a control shaft so that it drives back and forth a member which needs to be moved, characterized in that said stator comprises a laminated iron core provided with a series of salient poles, a stator coil being wound concentrically around each of these salient poles, and a series of permanent magnets fixed to a curved surface of each salient pole, said permanent magnets being alternately magnetized by forming a number of pole pairs arranged along said surface at a constant pitch, said rotor comprising an outer annular part, u an inner annular part and a flange part connecting said two parts, a number of induction teeth being formed along said circumference of said outer annular part in a pitch equal to the pitch of said polar pairs of permanent magnets in a manner such as the difference between the total number of induction teeth (Nt) and the total number of pole pairs
(Np) of permanent magnets is equal to an even number.

Un autre document de l'art antérieur, le brevet japonais JP7890190 divulgue un moteur pas à pas comprenant un stator ayant des premier et second bobinages coaxiaux distants l'un de l'autre dans la direction de l'axe, chaque bobinage étant place entre des éléments intérieurs et extérieurs respectifs annulaires de stator, un rotor ayant de multiples pôles magnétiques N et S à aimantation permanente, disposes en alternance à la circonférence, le rotor étant supporte rotatif par le stator et étant dispose entre les premier et second bobinages, de multiples pièces polaires intercalées partant axialement des éléments intérieurs et extérieurs de stator associes à chaque bobinage, ainsi qu'un entrefer situé entre les bords intérieurs des éléments intérieurs de stator, caractérisé en ce que les bords intérieurs des éléments intérieurs de stator sont décalés axialement par rapport à leurs bords extérieurs de manière à délimiter ledit entrefer. Another document of the prior art, Japanese patent JP7890190 discloses a stepping motor comprising a stator having first and second coaxial windings spaced from each other in the direction of the axis, each winding being placed between respective annular interior and exterior elements of the stator, a rotor having multiple magnetic poles N and S with permanent magnetization, arranged alternately at the circumference, the rotor being rotatably supported by the stator and being arranged between the first and second windings, multiple interposed pole pieces axially extending from the internal and external stator elements associated with each winding, as well as an air gap located between the internal edges of the internal stator elements, characterized in that the internal edges of the internal stator elements are offset axially by relative to their outer edges so as to delimit said air gap.

Ces moteurs de l'art antérieurs ne permettent pas d'atteindre les buts de l'invention dans la mesure où la miniaturisation recherchée n'est possible qu'au détriment de la fiabilité et des qualités mécaniques du moteur. These motors of the prior art do not make it possible to achieve the aims of the invention in so far as the desired miniaturization is possible only at the expense of the reliability and mechanical qualities of the motor.

L'invention vise à remédier à ce problème en proposant un moteur pas-à-pas du type comportant un stator muni d'au moins une bobine électrique (17, 18) et un rotor comportant au moins un aimant permanent annulaire présentant 2N zones aimantées radialement en sens alternés mobile en rotation à l'intérieur d'un entrefer tubulaire caractérisé en ce que le stator est constitué par une pièce intérieure en matériau doux de forme cylindrique comportant au moins une zone annulaire coaxiale avec l'aimant permanent et présentant 2N épanouissements statoriques radiaux et par une pièce extérieure en matériau doux de forme tubulaire et présentant 2N épanouissements statoriques radiaux disposés en regard des épanouissements de la pièce intérieure, la bobine électrique (17, 18) entourant la pièce intérieure en une zone annulaire décalée par rapport à l'aimant annulaire. The invention aims to remedy this problem by proposing a stepping motor of the type comprising a stator provided with at least one electric coil (17, 18) and a rotor comprising at least one annular permanent magnet having 2N magnetized zones radially in alternating directions mobile in rotation inside a tubular air gap characterized in that the stator is constituted by an inner piece of soft material of cylindrical shape comprising at least one annular zone coaxial with the permanent magnet and having 2N openings radial stator and by an outer piece of soft tubular material having 2N radial stator openings arranged opposite the openings of the inner part, the electric coil (17, 18) surrounding the inner part in an annular zone offset from the ring magnet.

Avantageusement, le rotor est constitué par un axe central traversant la pièce statorique intérieure et supportant une flasque en matière plastique sur laquelle est montée luimurle Tubulaire.  Advantageously, the rotor consists of a central axis passing through the interior stator part and supporting a plastic flange on which the tubular wall is mounted.

Selon un mode de réalisation préféré, la pièce statorique intérieure présente à chaque extrémité une zone annulaire munie d'épanouissements radiaux et une zone annulaire centrale solidaire de la pièce statorique extérieure, est en ce qu'il comporte deux bobines électriques annulaires logées dans des gorges annulaires comprises entre ladite zone centrale et les zones munies d'épanouissements radiaux, la pièce statorique extérieure présentant deux zones munis d'épanouissements radiaux disposés en regard des zones annulaires munies d'épanouissements de la pièce intérieure. According to a preferred embodiment, the internal stator part has at each end an annular zone provided with radial openings and a central annular zone integral with the external stator part, is in that it comprises two annular electric coils housed in grooves annulars between said central zone and the zones provided with radial openings, the external stator part having two zones provided with radial openings arranged opposite the annular areas provided with openings of the internal part.

Selon une variante avantageuse, le rotor est constitué par un axe central traversant la pièce statorique intérieure et supportant de part et d'autre de la partie centrale une flasque en matière plastique sur laquelle est montée l'aimant tubulaire. According to an advantageous variant, the rotor is constituted by a central axis passing through the internal stator part and supporting on either side of the central part a plastic flange on which the tubular magnet is mounted.

De préférence, l'axe central est guidé par deux roulements à billes disposés à l'extrémité de la pièce statorique extérieure. Preferably, the central axis is guided by two ball bearings arranged at the end of the external stator part.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode de réalisation non limitatif se référant aux dessins annexés où
- la figure 1 représente une vue éclatée du moteur selon l'invention,
- la figure 2 représente une vue selon un plan de coupe transversale AA
- la figure 3 représente une vue agrandie de la partie statorique et de l'aimant.The invention will be better understood on reading the description of a nonlimiting embodiment referring to the accompanying drawings where
FIG. 1 represents an exploded view of the engine according to the invention,
- Figure 2 shows a view along a transverse sectional plane AA
- Figure 3 shows an enlarged view of the stator part and the magnet.

La figure 1 représente une vue éclatée d'un moteur présentant un diamètre extérieur de 2 millimètres et une longueur de 7,5 millimètres. Figure 1 shows an exploded view of an engine having an outside diameter of 2 millimeters and a length of 7.5 millimeters.

Le moteur est constitué par un boîtier (1) de forme générale tubulaire réalisé en un matériau doux. The motor consists of a casing (1) of generally tubular shape made of a soft material.

Ce boîtier (1) est divisé en deux éléments tubulaires (2, 3). Chacun de ces éléments tubulaires (2, 3) coopère à son extrémité distale un roulement à bille (4, 5) assurant le guidage d'un axe central (6). Cet axe (6) supporte à chacun de ses extrémités une flasque (7, 8) en matière plastique. Chacune de ses flasques (7, 8) supporte un aimant annulaire (9, 10). Une pièce statorique (11) est disposée à l'intérieure du boltier et est maintenue en place par une zone annulaire saillante (12) venant se positionner entre les deux éléments tubulaires (2, 3) formant le boîtier extérieur (1). Cette pièce statorique intérieure présente une symétrie par rapport au plan transversal médian BB.This housing (1) is divided into two tubular elements (2, 3). Each of these tubular elements (2, 3) cooperates at its distal end with a ball bearing (4, 5) ensuring the guiding of a central axis (6). This axis (6) supports at each of its ends a flange (7, 8) made of plastic. Each of its flanges (7, 8) supports an annular magnet (9, 10). A stator part (11) is arranged inside the bolt bowl and is held in place by a projecting annular zone (12) positioned between the two tubular elements (2, 3) forming the outer casing (1). This interior stator piece has a symmetry with respect to the median transverse plane BB.

Chacune des moitiés présente une zone annulaire (13, 14) munie d'épanouissements polaires, d'une longueur axiale sensiblement égale à la longueur axiale de l'aimant, une gorge (15, 16) dans laquelle vient se loger une bobine électrique (17, 18) d'excitation (17, 18) et une partie centrale (17).La figure 2 représente une vue selon un plan de coupe AA transversal, au niveau de la zone statorique munie d'épanouissements. La figure 3 représente une vue en détail de la partie statorique et de l'aimant. La pièce statorique interne (11) présente 15 dents polaires (20) à chaque extrémité, s'étendant radialement. De même, l'élément tubulaire (2) présente 15 dents polaires à chaque extrémité (21) disposées en regard des dents polaires de la pièce statorique intérieure. L'aimant (9) présente 30 zones (22, 23) aimantées radialement de chaque côté, en sens alternés.Each of the halves has an annular zone (13, 14) provided with pole shoes, of an axial length substantially equal to the axial length of the magnet, a groove (15, 16) in which is housed an electric coil ( 17, 18) of excitation (17, 18) and a central part (17). FIG. 2 represents a view according to a transverse sectional plane AA, at the level of the stator zone provided with openings. Figure 3 shows a detailed view of the stator part and the magnet. The internal stator part (11) has 15 pole teeth (20) at each end, extending radially. Likewise, the tubular element (2) has 15 pole teeth at each end (21) arranged opposite the pole teeth of the internal stator part. The magnet (9) has 30 zones (22, 23) magnetized radially on each side, in alternating directions.

L'aimant peut être réalisé par juxtaposition d'aimants élémentaires, ou par aimantation d'une pièce radiale.The magnet can be produced by juxtaposition of elementary magnets, or by magnetization of a radial part.

L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif. Il est bien entendu que l'Homme de Métier sera à même de réaliser diverses variantes sans pour autant sortir du cadre de l'invention. The invention is described in the foregoing by way of nonlimiting example. It is understood that the skilled person will be able to produce various variants without departing from the scope of the invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1 - Micro-moteur pas-à-pas multipolaire du type comportant un stator muni d'au moins une bobine électrique (17, 18) et un rotor comportant au moins un aimant permanent annulaire présentant 2N zones aimantées 1 - Multipolar stepping micro-motor of the type comprising a stator provided with at least one electric coil (17, 18) and a rotor comprising at least one annular permanent magnet having 2N magnetized zones (22, 23) radialement en sens alternés mobile en rotation à l'intérieur d'un entrefer tubulaire caractérisé en ce que le stator est constitué par une pièce intérieure (22, 23) radially in alternating directions mobile in rotation inside a tubular air gap characterized in that the stator is constituted by an inner part (11) en matériau doux de forme cylindrique comportant au moins une zone annulaire coaxiale avec l'aimant permanent (9, 10) et présentant 2N épanouissements statoriques radiaux (20) et par une pièce extérieure (1) en matériau doux de forme tubulaire et présentant 2N épanouissements statoriques radiaux (21) disposés en regard des épanouissements de la pièce intérieure, la bobine électrique (17, 18) entourant la pièce intérieure en une zone annulaire décalée par rapport à l'aimant annulaire. (11) made of soft material of cylindrical shape comprising at least one annular zone coaxial with the permanent magnet (9, 10) and having 2N radial stator openings (20) and by an external part (1) made of soft material of tubular shape and having 2N radial stator openings (21) arranged opposite the openings of the interior part, the electric coil (17, 18) surrounding the interior part in an annular zone offset with respect to the annular magnet. 2 - Micro-moteur pas-à-pas selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rotor est constitué par un axe central traversant la pièce statorique intérieure (11) et supportant une flasque (7) en matière plastique sur laquelle est montée l'aimant tubulaire (9). 2 - Micro-stepper motor according to claim 1 characterized in that the rotor is constituted by a central axis passing through the internal stator part (11) and supporting a flange (7) of plastic material on which is mounted the tubular magnet (9). 3 - Micro-moteur pas-à-pas selon la revendication 1 ou selon la revendication 2 caractérisé en ce que la pièce statorique intérieure présente à chaque extrémité une zone annulaire munie d'épanouissements radiaux et une zone annulaire centrale solidaire de la pièce statorique extérieure, est en ce qu'il comporte deux bobines électriques (17, 18) annulaires logées dans des gorges annulaires (15, 16) comprises entre ladite zone centrale et les zones munies d'épanouissements radiaux, la pièce statorique extérieure (1) présentant deux zones munis d'épanouissements radiaux disposés en regard des zones annulaires munies d'épanouissements de la pièce intérieure. 3 - Micro-stepper motor according to claim 1 or according to claim 2 characterized in that the internal stator part has at each end an annular zone provided with radial openings and a central annular zone integral with the external stator part , is that it comprises two annular electric coils (17, 18) housed in annular grooves (15, 16) included between said central zone and the zones provided with radial openings, the external stator part (1) having two zones provided with radial openings arranged opposite the annular areas provided with openings in the interior part. 4 - Micro-moteur pas-à-pas selon la revendication 3 caractérisé en ce que le rotor est constitué par un axe central traversant la pièce statorique intérieure et supportant de part et d'autre de la partie centrale une flasque en matière plastique sur laquelle est montée l'aimant tubulaire. 4 - Stepper micro-motor according to claim 3 characterized in that the rotor is constituted by a central axis passing through the internal stator piece and supporting on either side of the central part a plastic flange on which is mounted the tubular magnet. 5 - Micro-moteur pas-à-pas selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'axe central est guidé par deux roulements à billes disposés à l'extrémité de la pièce statorique extérieure.  5 - Micro-stepper motor according to claim 4 characterized in that the central axis is guided by two ball bearings arranged at the end of the external stator part.
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